INFORME PRCTICA LABORATORIO 2 DE FISICA 2 PNDULO FISICO

YESID RAMOS GONZALIAS. JHONATAN NAVARRETE DIANA CAROLINA MENESES M.

2111235 2076759 2100756

PROFESORA SANDRA MILENA RAMOS FISICA 2

UNIVERSIDAD AUTNOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERA CALI 2011

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RESUMEN En este trabajo se presenta una propuesta para el estudio experimental de un pndulo fsico, ms precisamente pndulo anular ya que utilizamos anillos de diversos tamaos y masas. Para la medicin del perodo de oscilacin utilizamos un sensor de movimiento conectado a un computador que con la ayuda del software DataStudio nos permite graficar la informacin y nos facilita su anlisis. Con la introduccin de este sistema de medicin se reduce el error sistemtico asociado al proceso, se representa de manera grfica y se reproduce experimentalmente la caracterstica ms importante del pndulo anular consistente en la relacin existente entre el dimetro del anillo con respecto al periodo.

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INTRODUCCIN Se le llama pndulo a todo cuerpo que puede oscilar con respecto de un eje fijo. Se pueden identificar varios tipos de pndulo, el pndulo ideal, conocido como pndulo simple o matemtico que es todo cuerpo de masa m determinada que es suspendido por medio de una cuerda inelstica y sin peso. Vale aclarar que estas dos ltimas condiciones no son reales sino ideales; se considera de esta manera para facilitar su estudio y es por esto que se admite este supuesto. El otro tipo de pndulo, y el cual nos interesa para nuestro anlisis del laboratorio es el pndulo fsico. Construimos un pndulo fsico si hacemos que un objeto colgante oscile alrededor de un eje fsico que no pase por su centro de masa, este objeto no puede aproximarse con precisin como una masa puntual. El pndulo fsico o anular oscila con un M.A.S, si su desplazamiento a partir de su momento de equilibrio es < a 15, lo cual nos dice que la ecuacin que rige el movimiento aplicando las leyes de Newton se establece que: X + w2 x = 0 El periodo T del pndulo anular indica el dimetro promedio de los aros, donde se observa que este periodo tiene la forma matemtica: T = k n; donde k y n = cte I Ecuacin 1 T 2 mgd Donde I es el momento de inercia del pndulo respecto al eje de rotacin punto de suspensin), m la masa del mismo, g la aceleracin de la gravedad y d la distancia del centro de masa del pndulo al centro de rotacin En este experimento tendremos en cuenta las siguientes ecuaciones:

Kteo

2 g

Ecuacin 2 Ecuacin 3

T KD nn 1 2

n

teorico

Ecuacin 4

3

El valor terico de las constantes k y n, se establece sacando logaritmo base 10 a ambos lados del T del pndulo anular, donde el momento de inercia Ip, se calcula el centro de masa respecto al pivote y este se calcula utilizando el teorema de Steiner.I ' I mR 2

Ecuacin 5

1. OBJETIVOS

1.1 GENERAL Estudiar el movimiento oscilatorio del pndulo fsico utilizando anillos de diversos dimetros. Hallar de manera experimental la relacin que existe entre el periodo del pndulo anular y el dimetro del anillo. 1.2 ESPECIFICOS Hacer el montaje de un sistema de pndulo fsico anular con un sensor de movimiento para analizar su comportamiento. Realizar el registro de movimientos de 5 anillos con dimetros diferentes cada vez. Analizar los resultados para encontrar como afecta al periodo la dimensin de cada uno de los anillos.

2. METODOLOGIA Para la realizacin del laboratorio se realiza el montaje de un sistema de pndulo anular con un equipo para el registro de los movimientos como se describe a continuacin. 2.1 Equipo requerido 5 Anillos de diferentes dimetros. Interfaz ScienceWorkshop 750 PASCO 1 Sensor de movimiento 2 Soportes para el sensor y los anillos 1 Metro. 1 Pie de Rey o calibrador.

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2.2 Registro de Datos

Figura 1. Esquema general del montaje y su funcionamiento. El procedimiento experimental que se llev a cabo en el laboratorio del pndulo Fsico, se inici tomando las medidas de los dimetros interno y externo de cinco (5) aros de hierro, posteriormente se procedi a instalar el sensor de movimiento Pasco y a ubicar el aro para medir su periodo de oscilacin como se muestra en la figura (1). Despus el sensor de movimiento se conecto a la interfaz Pasco Workshop 750, que a su vez est conectada a un computador Dell que tiene instalado el software DataStudio de Pasco Versin 1908, del canal se extrajo la informacin requerida. La configuracin del software se hizo de acuerdo a los requerimientos del experimento.

3. RESULTADOS Y ANALISIS

Inicialmente se calcula el dimetro promedio de cada anillo utilizando la siguiente frmula.

Los dimetros, masas y dimetros promedios calculados obtenidos se registran en la siguiente tabla:

Tabla 1. Registro de dimetros de los anillos y sus masas.

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Teniendo esta informacin y despus de realizar el primer registro de datos utilizando un grfico de posicin vs. Tiempo, se realiza el respectivo ajuste sinusoidal obteniendo el grfico que se representa en la figura 2.

Figura 2. Grfico de posicin vs. Tiempo con ajuste sinusoidal

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En la figura 3 podemos observar un grfico que representa a T vs D promedio con su respectivo ajuste, es decir, periodo contra dimetro promedio. Podemos observar que se curva ligeramente hacia abajo, como lo manifiesta la gua del laboratorio se evidencia que T depende de D pero en una potencia menor que 1.

Figura 2. Grfico de Periodo T vs. Dprom Diametro promedio. Teniendo en cuenta la ecuacin No.3 sugerida en la gua y derivada precisamente del comportamiento del grfico de la figura 2 calculamos el Log de T y el Log de D promedio. Dicha ecuacin es: T= KDn Donde K representa al constante de proporcionalidad que existe entre T D n y n